קריאת תוכניות חשמל היא קריטית עבור משתמשים בבקרת אוטומציה לטיפול בתקלות וגם בשלבי ההקמה.
אנו משתמשים בתוכניות החשמל כדי להבין כיצד המתקן מתוכנן ומותקן, מה הם ההתקנים שבשטח ומה נדרש לצורך חיווט הלוח והבקר עם כניסות ויציאות המחוברים לבקר.

דיאגרמת חיווט חשמלית מראה כיצד בקר ה-PLC, הציוד בשטח/מכונה, החיישנים, המשדרים או המתנעים רכים, ווסתי התדר והמנועים מחווטים יחד.
מי שמבין ויודע לקרוא את תוכנית החשמל יכול לעלות על תקלות במהירות וזה כבר כמו שידוע 50% מהפתרון של הבעיה.

דוגמה, יש לנו מנוע המותקן במכונה, ומבט מקרוב מגלה תגית שם המוצמדת לכבל המזין אותו ועל התגית  כתוב m142.
השאלה היא היכן הכבל הזה מחובר בלוח החשמל של המכונה, וכיצד ה-PLC שולט במנוע הזה. בשביל זה עלינו להבין כיצד לקרוא את תוכנית החשמל.

מבנה דף בתוכנית החשמל 

בכל עמוד יש מספר ייחודי המצוין בפינה הימנית התחתונה.
לכל העמודים בתוכנית החשמל יש מספר ייחודי, בדיוק כמו בספר רגיל. הדבר הבא שניתן לראות בחלק העליון של הדף הוא חלוקה לעמודות אנכיות (שמאל לימין), החל מעמודה 0 ועד עמודה 9.

באופן דומה, בצד שמאל, הדף מחולק לשורות אופקיות החל מ-A ועד F (למעלה למטה).

השורות והעמודות הללו יוצרות רשת על גבי הדף, המקלה על איתור אובייקטים.

כעת, כשיש לנו מידע בסיסי על העמוד, הדבר החשוב הבא הוא שכל ההתקני בשטח, החיווט, הבקרים וספקי הכוח ייוצגו בדף בצורה של סמלים.

מבוא לסמלי דיאגרמת חיווט

לפני שנמשיך לתוכנית החשמל, עלינו להכיר את הסמלים הבסיסיים של הרכיבים החשמליים כמו לחצנים, מגענים, ספקי כוח ומנועים. בדרך כלל, בסוף כל דיאגרמה חשמלית, יהיו מספר דפים המציגים את כל הפריטים וההתקנים שנעשה בהם שימוש בפרויקט לצד הסמלים שלהם. אתם יכולים לגלול למטה ולבחון אותם. בדף זה תוכלו לראות את הסמלים של ספק כוח DC, מפסק ניתוק, מנוע, VFD וכדומה.

סמלים נוספים

נחזור לדוגמה שלנו, תגית המנוע נושאת את המספר m142.

כעת נראה כיצד לאתר את החיווט של המנוע הזה. אנו יודעים שמספר התגית הוא m142, אך היכן המנוע נמצא בתוכנית החשמל המורכבת ממספר עמודים?

הוראות לקריאת תוכנית החשמל

על התגית שהזכרנו האות M מסמלת את המנוע
המספר 142, שתי הספרות הראשונות מתייחסות למספר העמוד מה שאומר שהמנוע נמצא בעמוד 14.
הספרה השלישית מתייחסת למספר העמודה. זה אומר שעלינו לחפש בעמוד 14 בעמודה מספר 2.
אם נסתכל בשרטוט שלמעלה בעמודה 2 של דף 14, תמצאו את סמל המנוע עם התגית m142.
כפי שניתן לראות, מדובר במנוע תלת-פאזי והמוליכים שלו מחוברים לפס מהדקים (טרמינל כניסה) בתוך לוח החשמל.
ניתן לראות ששלושת המוליכים u142, v142 ו-w142 מחוברים למהדקי היציאה U, V ו-W של ה-VFD. המנוע m142 מופעל על ידי VFD של Omron, ותגית ה-VFD היא u141.

בחלקו העליון של הדף, אפשר לראות שלושה קווים.
קווים אלו מסמלים את אספקת הכוח להזנה תלת-פאזית, הם יכולים להיות מוליכים או פס צבירה.
דרכם מוזן החשמל התלת-פאזי אל מ"ז (מפסק זרם) qf 142.
ה-qf 142 הוא מפסק תלת-פאזי עם הגנת עומס יתר תרמית, מיציאת המפסק qf 142 שלושה מוליכים מחוברים למהדקי כניסת הכוח של ה-VFD.

בתוכניות רבות ניתן למצוא עמוד שבו מופיע המקרא לציוד, דומה נוספת בתמונה המצורפת , שתי הספרות הראשונות בתגית הן 10, ולכן המפסק נמצא בדף 10, והספרה האחרונה היא 4, כלומר הוא נמצא בעמודה מספר 4 של דף 10.
בצד ימי, בטבלה קיימים כל הקיצורים שנמצאים בתוך התוכנית לדוגמה:

קיים תקן בינלאומי מרכזי להגדרת אותיות סימון עבור רכיבים בשרטוטים חשמליים והוא תקן IEC 81346 (בעבר IEC 750 או IEC 61346).
להלן רשימת האותיות הנפוצות והמקובלות ביותר לפי התקן:

A – מכלולים, תתי-מכלולים ומערכות (לדוגמה: מגבר, כרטיס אלקטרוני, מתקן לייזר)
B – מתמרים של משתנים לא חשמליים למשתנים חשמליים ולהפך (לדוגמה: חיישן, גלאי, פוטו-צל, מיקרופון, תא לחץ)
C – קבלים
D – רכיבי זיכרון, עיכוב והשהיה (לדוגמה: כונן קשיח, סרט מגנטי)
E – רכיבים המפיקים או פולטים חום או קרינה (לדוגמה: גוף חימום, נורה, מנורת תאורה)
F – התקני הגנה (לדוגמה: נתיך/פיוז, מפסק הגנה תרמי, ממסר פחת, מגן ברקים)
G – גנרטורים וספקי כוח (לדוגמה: אלטרנטור, דינמו, סוללה, ספק כוח DC, מצבר)
H – התקני סימון והתרעה (לדוגמה: נורית חיווי, צופר, זמזם)
K – ממסרים ומגענים (לדוגמה: ממסר עזר KA, מגען כוח/קונטקטור KM)
L – השראויות וסלילים (לדוגמה: סליל חנק, סליל השראה)
M – מנועים (לדוגמה: מנוע השראה, מנוע צעד, מנוע ישר-זרם) N – ווסתים ומייצבים (לדוגמה: בקר טמפרטורה, מייצב מתח)
P – התקני מדידה והצגה (לדוגמה: מד זרם/אמפרמטר, מד מתח/וולטמטר, מונה חשמל, שעון זמן)
Q – מפסקי כוח לזרם גבוה (לדוגמה: מפסק זרם ראשי, מפסק חצי-אוטומטי מאמ"ת QF, מנתק כוח)
R – נגדים (לדוגמה: נגד קבוע, פוטנציומטר, תרמיסטור)
S – מפסקי פיקוד, לחצנים ובוררים (לדוגמה: לחצן הפעלה SB, מפסק גבול/מיקרוסוויץ', בורר מצבים)
T – שנאים (לדוגמה: שנאי כוח, שנאי מתח, שנאי זרם)
U – ממירים של משתנים חשמליים למשתנים חשמליים אחרים (לדוגמה: ווסת מהירות/תדר VFD, אינוורטר, מיישר זרם)
V – חצי מוליכים ושפופרות (לדוגמה: דיודה, טרנזיסטור, דיאק, טריאק) W – קווי הולכה, כבלים וצינורות (לדוגמה: כבל כוח, פס צבירה, סיב אופטי)
X – מחברים, מהדקים ובתי קבע (לדוגמה: פס מהדקים/טרמינל, שקע, תקע)
Y – התקנים מכניים המופעלים חשמלית (לדוגמה: שסתום סולנואיד YV, בלם חשמלי, מצמד/קלאץ' מגנטי)
Z – מסננים ומגיני תדר (לדוגמה: מסנן רעשים, מנחת)

נמשיך…

משני תדר (VFDs) דורשים בדרך כלל אות פקודת הפעלה (Run) מה-PLC כדי להניע את המנוע.
S1 שנמצא בנקודה 3D מהווה את מהדק הכניסה הדיגיטלי של ה-VFD המקבל את אות פקודת ההפעלה מה-PLC.
במבט מקרוב, האות הזה מגיע ממגע פתוח בשגרה (NO) של הממסר שסימונו ka396.
לרוב, תגית המתחילה ב-KA מסמלת ממסר או מגען פיקוד קטן.
כדי למצוא את הממסר הזה, עלינו להסתכל על שתי הספרות הראשונות של התגית ka396.מקווה שניחשתם נכון, נעבור לעמוד מספר 39 ונחפש בעמודה מספר 6.

בתמונה מסומן בסגול הסמל ka396 של סליל הממסר הזה, שנראה כמו קופסה מלבנית.
ניתן לראות שקצה אחד של הממסר מחובר לקו 0 וולט, פס האפסים או שרשור בין הממסרים (תלוי בעוצמת הזרם) והקצה השני מחובר למהדק מספר 7 של כרטיס היציאות של ה-PLC.
מהדק מספר 7 הוא יציאת A05 של ה-PLC, ומצוין כאן כפקודת הפעלה למשאבת דבק (glue pump start command).
עכשיו אנחנו יודעים שהמנוע m142 מופעל באמצעות VFD בעל תגית u141, וה-VFD מקבל את אות פקודת ההפעלה מה-PLC דרך ממסר Ka 396, אשר מופעל על ידי היציאה הדיגיטלית a 0.5 של ה-PLC.

לאחר מכן נחזור לדף מספר 14. אנו יודעים שה-VFD מקבל אות ייחוס מהירות אנלוגי מה-PLC כדי לשלוט ב-RPM (סל"ד) של המנוע.
ל-VFD יש שני מוליכים המחוברים למהדקים FC ו-FR,ממוקמים ב 147C מהווים את הכניסה האנלוגית שלו.
בשרטוט, לשני המוליכים הללו יש תגיות 5210 ו-5211, ולקווים אלו יש סמל חץ בנקודת ההתחלה. הסימונים 52.2 ו-52.3 מופיעים ליד החצים הללו.

מה זה אומר? זה אומר שהמוליכים הללו מגיעים מדף מספר 52.

כאן ניתן לראות שהמוליכים 5210 ו-5211 מחוברים ליציאה האנלוגית של ה-PLC. המוליך החום 5210 מחובר למהדקים 11 ו-12, המוליך הכחול מחובר למהדקים 13 ו-14. במבט מקרוב, הסימון paw 276 מופיע מעל המהדקים הללו, והוא כתובת היציאה האנלוגית בתוכנת ה-PLC המטפלת באות היציאה האנלוגי הספציפי הזה.

התקדמנו…

כעת בואו נסתכל על דיאגרמת הפריסה של מעבד ה-PLC (ה-CPU) עם חיווט כרטיסי ה-I/O (קיצור ל IN/OUT קלט/פלט) הדיגיטליים והאנלוגיים שלו.
בדיאגרמה זו ניתן לראות שה-HMI מחובר ל-PLC באמצעות יציאת ה-HMI (Human-Machine Interface). האנקודר ומתנע ה-Eurodrive מחוברים גם הם ל-CPU הראשי באמצעות יציאת Profibus.
קווי אספקת הכוח של 24 וולט DC מחוברים למהדקי L פלוס ו-M של ה-CPU כדי להפעיל אותו.

אם נסתכל על המוליך החיובי, התגית שלו היא 2012, ליד התג נראה כי המוליכים לאספקת הכוח מתחילים בסימני חצים.
חצים אלו מציינים כי מוליכים אלו מגיעים מעמוד אחר. הסימון ליד החץ 20.2 מציין כי מוליך ה-24 וולט החיובי הזה מגיע מעמוד 20 בעמודה 2.
אם נעקוב אחר תגית זו לאחור,נעבור בין העמודים נגיע למקור ההזנה ספק AC/DC  שנמצא בעמוד מספר 10 עמודה 7 שורה D.

כאן ניתן לראות שאספקת הכוח התלת-פאזית מחוברת לספק כוח AC ל-DC של 24 וולט באמצעות מפסק qf107.
מוליך המוצא החיובי היוצא מהספק כוח הולך תחילה למפסק חד-קוטבי qf108. מפסק זה נועד להגן על הספק במקרה של עומס יתר או קצר חשמלי.

מוליך הDC החיובי והשלילי ממשיכים לעמוד מספר 12, כפי שמצוין על ידי סמלי החצים. נוכל לזהות אותם בעמודה שלוש בדף מספר 12.

בחזרה לדיאגרמת הפריסה של ה-PLC בעמוד 30, ניתן לראות שבתושבת מספר ארבע יש לנו כרטיס כניסות דיגיטליות ( SM321 Digital Input module).
כדי לבחון את החיווט של כרטיס הכניסות הדיגיטליות הזה, נעבור לעמוד הבא 31.

כאן ניתן לראות את שמונה הכניסות הראשונות של כרטיס זה, החל מ-E0.0 ועד E0.7.

המוליכים המגיעים מהחיישנים וממגעי העזר מחוברים למהדקי הכניסה של הכרטיס.
נעקוב לאחור אחר המוליך המחובר לכניסה הדיגיטלית הראשונה E0.0 כפי שניתן לראות, אות ה-24 וולט החיובי מגיע לכניסה E0.0 דרך שני מגעים אלו, הסגורים (NC). מגעים אלו שייכים למגענים km218 ו-km219.
הסימונים 21.8 ו-21.9 מופיעים ליד מגעים אלו, מה שאומר שנוכל למצוא עוד מידע על המגענים המתאימים בעמוד מספר 21 בעמודות שמונה ותשע בהתאמה.
אם נלך לדף מספר 21, נוכל למצוא שם את סלילי המגענים km218 ו-km219 בעמודות מספר 8 ו-9.
קצה אחד של סלילים אלו מחובר לקו הDC השלילי, וה-24 וולט החיובי מגיע ממהדק מספר 47 של ממסר הבטיחות כדי להפעיל סלילי המגענים הללו.
אם נגדיל את העמוד, תוכלו לזהות את סמלי המגע הפתוח (NO) והסגור (NC) מתחת לסלילי מגענים אלו.
מתחת לסמלי מגעים אלו מצוינות כמה תגיות כדי להראות לכם היכן המגעים ממוקמים בתוך התוכנית חשמל.
הסימונים 21.3 ו-31.2 מופיעים מתחת למגע הסגור , מה שאומר שהחיווט עבור מגעים סגורים אלו נמצא בדף מספר 21 ובדף מספר 31.
אם נחזור לעמוד מספר 31 ועמודה 2, תוכלו לראות את מגע ה-NC של מגענים אלו.

נסתכל על מהדק E0.6, הוא מצוין כתקלה במשנה התדר של המסוע (conveyor inverter anomaly) – זהו אות התרעה (אזעקה) של ה-VFD.
מוליך האות מגיע מעמוד מספר 13 ותגית המוליך שלו היא E0.6. מוליך זה מחובר למהדק בפס המהדקים על הפס-דין M6 בלוח החשמל, ומשם המוליך הולך למהדק כניסת ה-PLC מספר שמונה. כעת, אם נרצה לעקוב אחר המוליך הזה לאחור, נלך לדף מספר 13 ונחפש אותו בעמודה מספר שבע. זהו המוליך עם התגית E0.6 והוא מגיע מדף מספר 31, ואות התרעה זה מגיע ממהדק ה-PC שלישי מימין בחלק התחתון של ה-VFD.

לאחר מכן נחזור לעמוד מספר 31 עבור הכניסה E0.4. המצוינת כמפלס דבק נמוך (low glue level).
עבור כניסה דיגיטלית זו E0.4, ההזנה הקבוע מגיעה דרך מוליך ה-24 וולט עם התגית 2010 בחלקו העליון של השרטוט.
בין ההזנה הקבועה אל הנקודה E0.4 בבקר המוליך עובר דרך מפסק מצוף שמחובר בשטח באמצעות שקע-תקע (מפסק המצוף SL315 ), מוליך זה מחובר למחבר פס המהדקים שעל הפס-דין M6 (ברוב השרטוטים שאני נתקלתי נהוג לסמן אותם ב X/X1 וכו').
מוליך זה מחובר למהדק כניסה מספר 6 של כרטיס הכניסות הדיגיטליות.

כך קוראים ומבינים את החיווט של כרטיסי הכניסות הדיגיטליות של ה-PLC.